Caraterização das águas residuária utilizadas nos experimentos

A caraterização do esgoto e do lixiviado foi realizada no decorrer dos diversos experimentos, antes de iniciar cada experimento, de modo que se obtivesse maior representatividade estatística dos dados.

5.1.1. Caraterização do esgoto sanitário

Os experimentos foram realizados no período de abril a dezembro de 2011. Na Tabela 5.1 estão apresentados os valores mínimos e máximos das características físico- químicas do esgoto sanitário e valores médios do efluente anaeróbio utilizados nos experimentos realizados durante a pesquisa. Optou-se por caracterizar separadamente o esgoto sanitário utilizado nos experimentos em escala de bancada (abril a agosto) e no experimento em escala piloto (setembro a dezembro), devido à maior variabilidade das características decorrente da alimentação contínua, diferentemente da alimentação em batelada, que era feita apenas uma vez por dia.

Observou-se grande variabilidade das características do esgoto sanitário no período de setembro a dezembro, principalmente da DQO bruta, DBO, COD, NAT e matéria sólida. Essa variabilidade da carga orgânica é decorrente da variação nas características do esgoto sanitário ao longo do dia, segundo os horários de pico dos despejos, o que refletiu diretamente na variação da eficiência do sistema de tratamento. Quanto à matéria sólida, a variação também esteve associada à frequência de manutenção e limpeza das grades do tratamento preliminar, bem como dos equipamentos das instalações de recalque e do poço de sucção durante o experimento em escala piloto.

Tabela 5.1 – Características físico-químicas do esgoto sanitário e efluente anaeróbio proveniente do Reator Anaeróbio Compartimentado (RAC) utilizados nos experimentos

Parâmetros

Esgoto sanitário _anaeróbio Efluente ABR-AGO

(Etapa 3) SET-DEZ (Etapa 4) ABR-DEZ JUN-AGO (Etapa 3) Mínimo Máximo Mínimo Máximo Média Média

pH _{6,7 7,6 7,2 7,8 7,3 6,9}

Temperatura (ºC) _{23,5 25 22 24,7 23,8 24,5}

Condutividade (µS/cm) _{363 505 320 658 461,5 412}

Alcalinidade (mg CaCO3/L) _{115,6 169,5 114 324 180,8 43,7}

DQO bruta (mgO2 /L) _{116 482 237 713 387 168}

DQO solúvel (mgO2 /L) _{108 174 127 240 162 106}

DBO5 bruta (mgO2 /L) _{94 214 131 302 185 90}

COD (mg C/L) _{31 53,3 23 74 45 29} NTK (mg N/L) _{24 31,9 30,5 48 33,6 30,8} NAT (mg N/L) _{10 32,9 29 41,5 28,4 25,2} Nitrito (mg N-NO2-/ L) _{N.D. N.D. N.D. 0,4 0,1 0,01} Nitrato (mg N-NO3-/L) _{0,1 1,4 N.D. 0,1 0,5 1,32} Cloretos (mg/L) _{10,4 42 10 16 19,6 37,4}

Fosfato total (mg P-PO4-3 /L) _{6,7 13,9 10,1 18,4 12,3 9,46}

ST (mg /L) _{280 526 444 681 483 154} STF (mg /L) _{54 234 100 193 145 88} STV (mg /L) _{141 346 251 548 322 66} SDT (mg /L) _{28 281 330 400 260 122} SST (mg /L) _{77 416 114 281 222 33} SSV (mg /L) _{12 365 97 234 177 25} Zn (mg /L) _{- - - -} 0,394 _0,253 Pb (mg /L) _{- - - -} 0,13 _0,02 Cd (mg /L) _{- - - -} N.D. _N.D. Ni (mg /L) _{- - - -} 0,040 _0,041 Fe (mg /L) _{- - - -} 11,45 _4,23 Mn (mg /L) _{- - - -} 0,084 _0,03 Cu (mg /L) _{- - - -} 0,098 _0,01 Cr (mg /L) _{- - - -} 0,078 _0,02

Segundo os valores típicos dos parâmetros de matéria orgânica, de acordo com classificação proposta por Jordão e Pessoa (2009), o esgoto sanitário utilizado neste estudo apresenta características de esgoto médio. Conforme apresentado na Tabela 5.1, a relação DBO5:NTK:Fosfato de 100:11:4, obtida para o esgoto utilizado na

alimentação dos reatores, revela que o esgoto bruto possui os nutrientes, nitrogênio e fósforo em concentração suficiente para promover uma boa floculação biológica, uma vez que é bem superior a relação DBO:N:P = 100:5:1 mínima recomendada para sistema de lodos ativados, segundo Além Sobrinho (1983) e Metcalf & Eddy (2003).

Após estabilização do reator anaeróbio compartimentado (RAC), o seu efluente teve uma redução de aproximadamente 50% da DQO bruta e 62% de sólidos totais, a mesma eficiência obtida por Povinelli (1994) e Nour (1996), tratando esgoto sanitário no mesmo reator. Houve também um consumo elevado da alcalinidade total do esgoto, cerca de 60%, sendo necessária adição diária de hidróxido de sódio nos reatores com 0% de lixiviado (controle) dos experimentos com o efluente anaeróbio.

5.1.2. Caraterização dos lixiviados utilizados nos experimentos

Conforme descrito anteriormente, o lixiviado foi pré-tratado por alcalinização e air stripping para ser utilizado nos Experimentos E2 e E3 e experimento em escala piloto. As Tabelas 5.2 e 5.3 apresentam os resultados da caracterização do lixiviado bruto, alcalinizado e pré-tratado utilizados nos experimentos em escala de bancada e piloto, respectivamente.

Tabela 5.2 – Características físico-químicas do lixiviado bruto, alcalinizado e pré-tratado por air stripping utilizados nos experimentos de bancada.

Parâmetros Lixiviado bruto

Lixiviado

Alcalinizado pré-tratado Lixiviado

Mínimo Máximo Média Média Média

pH 8,3 8,5 8,4 11,6 9,6

Temperatura (ºC) 23,0 25,3 24,1 22,0 23,4

Condutividade (µS/ cm) 2390 28300 15345 17285 13020

Cloretos (mg /L) 3060 3900 3480 3050 3750

Cor verdadeira (mg Pl-Co/L) 4380 5070 4725 3625 2830 Alcalinidade (mg CaCO3 /L) 8600 10076 9338 3200 2650

DQO bruta (mgO2 /L) 4425 4860 4642 3364 2772

DQO solúvel (mgO2 /L) 2920 4195 3557 3042 2200

DBO5 bruta (mgO2 /L) 980 1090 1035 - 380

COD (mg C /L) 853 1395 1124 1166 1098

NTK (mg N/L) 2219 2262 2240 1570,5 86,7

NAT (mg N/L) 1009 2138 1574 1384,3 8,85

Nitrito (mg N-NO2-/L) 0,1 0,1 0,1 - -

Nitrato (mg N-NO3-/L) - - - - -

Fosfato total (mg P-PO4-3 /L) 23,2 18,6 20,9 7,6 6,9

ST (mg /L) 11868 12088 11978 9738 9140 STF (mg /L) 8446 8738 8592 7620 6967 STV (mg /L) 3130 3642 3386 2118 2173 SDT (mg /L) 11695 11922 11809 9581 9037 SST (mg /L) 166 173 170 157 103 SSV (mg /L) 31 82 57 63 48 Zn (mg /L) - - 0,417 0,215 - Pb (mg /L) - - 0,09 0,10 - Cd (mg /L) - - 0,028 0,033 - Ni (mg /L) - - 0,309 0,275 - Fe (mg /L) - - 3,024 1,169 - Mn (mg /L) - - 0,045 0,131 - Cu (mg /L) - - 0,05 N.D. - Cr (mg /L) - - 0,362 0,215 -

Tabela 5.3 – Características físico-químicas do lixiviado bruto, alcalinizado e pré-tratado utilizados no experimento em escala piloto.

Parâmetros

Lixiviado

bruto alcalinizado Lixiviado pré-tratado Lixiviado

Média Média Média

pH 8,5 11,1 9,3

Condutividade (µS/ cm) 15500 14280 13860

Cloretos (mg/L) 3760 2760 3280

Cor verdadeira(mgPl-Co/L) 8980 4440 4040 Alcalinidade (mg CaCO3 /L) 6430 5421 2782

DQO bruta (mgO2 /L) 4250 3500 2960

DQO solúvel (mgO2 /L) 3292 2940 2536

DBO5 bruta (mgO2 /L) 620 321 339

COD (mg C /L) 792 690 635

NTK (mg N/L) 901 792 19

NAT (mg N/L) 870 760 14

Nitrito (mg N-NO2-/L) N.D. N.D. 0,8

Nitrato (mg N-NO3-/L) 0,1 N.D. 2,1

Fosfato total (mgP-PO4-3/L) 18,2 6,9 2,1

ST (mg /L) 12623 12165 11788 STF (mg /L) 10145 10053 9642 STV (mg /L) 2478 2112 2146 SDT (mg /L) 12527 11914 11695 SST (mg /L) 96 251 93 SSV (mg /L) 71 195 63 Zn (mg /L) 0,301 0,165 0,0405 Pb (mg /L) 0,20 0,30 0,40 Cd (mg /L) 0,018 0,029 0,018 Ni (mg /L) 0,438 0,337 0,319 Fe (mg /L) 5,613 2,921 1,304 Mn (mg /L) 0,234 0,055 0,030 Cu (mg /L) 0,08 0,021 0,028 Cr (mg /L) 0,448 0,166 0,147 N.D.= Não detectável

Conforme as Tabelas 5.2 e 5.3, as características do lixiviado bruto indicam seu elevado potencial poluidor, devido a elevadas concentrações de matéria orgânica em termos da DQO, DBO e COD e NAT, além de cloretos, sólidos dissolvidos e alguns metais pesados. Conforme já citado, as elevadas concentrações de NAT presentes no lixiviado bruto são apontadas como um dos poluentes que podem causar efeito tóxico e inibição da atividade biológica de degradação.

O lixiviado do aterro sanitário de São Carlos apresentou relação DBO/DQO variando de 0,15 a 0,22, para o conjunto de amostras coletadas no sistema de drenagem e na lagoa de armazenamento, podendo ser considerado como um lixiviado de aterro com média estabilização conforme classificação proposta por Renou et al. (2008). A concentração da DQO varia de 4250 mg/L a 4860 mg/L e DBO de 620mg/L a 1090mg/L. Sua concentração de amônia também é elevada, variando de 870 a 2138 mg/L.

Conforme discutido, o lixiviado utilizado nos experimentos de bancada foi coletado na rede de drenagem do aterro, enquanto o lixiviado utilizado no experimento em escala piloto foi coletado da lagoa de armazenamento. Isso explica a menor concentração de matéria orgânica em termos da DBO e COD e de nitrogênio amoniacal total do lixiviado coletado na lagoa, devido ao favorecimento da degradação ao ser acumulado por longo período de tempo e a perdas resultantes da volatilização da amônia.

De acordo com os parâmetros analisados, pode-se observar que o pré-tratamento com cal comercial (alcalinização) promoveu a remoção de até 50% da cor verdadeira e 31% da DQO bruta do lixiviado.

Após a correção do pH, conforme precipitava o carbonato de cálcio, a coloração escura do lixiviado bruto tornava-se amarelada, como pode ser observado na Figura 5.1. Essa redução da DQO acompanhada da clarificação do lixiviado após a alcalinização foi também observada por Aziz, et al. (2007), Souto (2009), Ferraz (2010) e Pasqualini (2010), podendo indicar que uma parcela da matéria orgânica recalcitrante (substâncias húmicas) presente no lixiviado bruto é removida por precipitação.

A adição da cal comercial ao lixiviado também promoveu uma significativa remoção de fosfato e nitrogênio amoniacal. Os resultados mostraram eficiência de remoção de NAT e fosfato de até 29 e 64%, respectivamente, resultados próximos dos relatados por Turetta (2011).

Figura 5.1 – Lixiviado bruto (a), lixiviado alcalinizado a pH 11 (b), lixiviado alcalinizado a pH 12,5 (c).

A remoção de fosfato, segundo Metcalf e Eddy (2003), se deve à reação do hidróxido de cálcio presente na cal com a alcalinidade do meio, precipitando em forma de Ca10(PO4)6(OH)2. Segundo os autores, até 80% do fósforo pode ser precipitado em

pH em torno de 11.

Também houve redução significativa da concentração dos metais Zn, Ni, Fe e Cr na fase líquida do lixiviado após alcalinização, possivelmente pela transferência desses metais para fase sólida (lodo químico) decorrente da precipitação desses metais em pH elevado.